北理工團隊在柔性電子領域發表學術論文
發布日期：2024-07-11 供稿：集成電路與電子學院 攝影：集成電路與電子學院
編輯：李曉雨 審核：薛正輝 閱讀次數：
近日，北京理工大學集成電路與電子學院柔性電子器件與智造研究所在《Nature Communications》上發表題為“Neuroprosthetic contact lens enabled sensorimotor system for point-of-care monitoring and feedback of intraocular pressure”的學術論文。論文報道了一種用于眼壓即時監測和感覺反饋的神經形態隱形眼鏡（Ti3C2Tx-NCL），實現了眼壓信號的實時有效監測，加強了眼睛和大腦之間的神經傳遞，建立了眼部信號異常的軀體感覺反饋，在柔性健康監測領域顯示出獨特的優勢。北京理工大學為唯一通訊單位，博士研究生劉偉佳為論文的第一作者，李臘副教授和沈國震教授為通訊作者。
可持續監測眼壓的智能隱形眼鏡可實現青光眼的早期預防和近視眼手術的術后監測。但是，目前報道的智能隱形眼鏡都缺乏生物反饋功能，無法為患者提供眼壓感覺反饋。同時，由于每個人對疼痛的感知和交感神經的反應不同，智能隱形眼鏡很難及時有效地為患者提供醫學治療。因此，建立眼壓異常與軀體感覺皮層之間的聯系具有重要意義。
本文報道了一種可入眼佩戴的神經形態隱形眼鏡，該隱形眼鏡由眼壓-溫度雙模態傳感器和數據傳輸/顯示系統組成。得益于高性能敏感材料（2D Ti3C2TxMXene）的選用和蛇形電極結構的惠斯通電橋設計，所制備的眼壓傳感器具有12.52 mV mmHg-1的高靈敏度和優異的穩定性，實現了眼壓的實時監測和預警。大鼠實驗表明：該神經形態隱形眼鏡可將溫度校正后的眼壓信號轉換為脈沖信號，通過電流傳遞到體感皮層，引發分級的感覺反饋進而傳遞到運動皮層，使運動皮層中產生誘發信號刺激坐骨神經。最后，通過突觸激活下游肌肉，引起腿部抽搐，從而形成眼壓信號產生-神經感知-運動反饋的閉環回路。
論文通過材料制備、結構設計和器件集成，提出了一種具有高靈敏度、可入眼佩戴的神經形態隱形眼鏡，實現了眼壓的實時監測和感覺反饋。這一進展為眼部疾病的預防與精準診療、治療提供了新的解決方案。
論文詳情：WeijiaLiu, Zhijian Du, Zhongyi Duan, La Li* and Guozhen Shen*.Neuroprosthetic contact lens enabled sensorimotor system for point-of-care monitoring and feedback of intraocular pressure.Nat.Commun.15, 5635 (2024).
論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-49907-5.
附柔性電子器件與智造研究所及論文作者簡介：
柔性電子器件與智造研究所依托北京理工大學集成電路與電子學院、柔性電子校級平臺和損傷器官重構與再造重點實驗室，瞄準國際科技前沿與國家重大需求，圍繞柔性電子器件與系統，從半導體材料合成、工藝開發、設備研制、系統研制等方面開展系統的前沿基礎與應用研究。通過微電子、光電子、量子信息、力學、仿生、醫療等多學科領域深度交叉，面向柔性薄膜晶體管與應用、柔性光電器件與視覺芯片、柔性感知與智能機器人、仿生傳感器與健康醫療、柔性多功能集成系統的設計與應用等多個方面，努力打造國際一流、獨具特色的柔性智能電子研發與智造平臺。研究所目前已經形成了由國家級領軍人才為帶頭人，國家級青年人才等為骨干的學術隊伍。研究所多項科研成果在Nature/Science子刊等國際重要學術期刊上發表，并多次被Nature子刊、中央電視臺等學術與新聞媒體關注和報道。
李臘，北京理工大學預聘副教授，博士生導師。主要研究方向為眼部可佩戴集成電子器件。在Nat. Commun.、Nano-Micro Lett.，等SCI期刊發表論文60余篇，論文總引用3000余次，H-index 30。參與撰寫英文學術專著1部。
沈國震，北京理工大學集成電路與電子學院特聘教授、博士生導師，柔性電子器件與智造研究所所長，國家級領軍人才。長期從事低維半導體材料及相關柔性電子器件的研究。以第一完成人身份獲北京市科學技術二等獎、中國材料研究學會科學技術一等獎等。現任英國皇家化學會會士、中國材料研究學會理事。發表SCI收錄論文300余篇，獲引用超過3萬，H-index為97。
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